viscosimetro rotativo

7/24/2019 viscosimetro rotativo

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Escuela Politcnica

Nacional

Laboratorio deFluidos de

PerforacinCarrera: Ingeniera en Petrleos

Tema:Densidad de un fuido

Semestre

2015-A


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Escuela Politcnica NacionalFacultad de Geologa y PetrleosCarrera: Ingeniera en PetrleosLaboratorio de Fluidos de Perforacin

PRACTICA !

1"-TIT#$% D& $A PRACTICA:'is(osmetro Rotati)o

2"I*T&+RA*T&S D&$ +R#P%: -Artos P,re Paola-Proa.o /osuera Aleis Andr,s-Al)ear Aguilar Cristian &duardo

-Castillo Daniel -3urita 4e)in -Arteaga imm6

7"-8&C9A D& R&A$I3ACI%*:/i,r(oles 07 de unio del 2015

9%RA D& R&A$I3ACI;*:00 am

!"- %?&TI'%S +&*&RA$&S @ &SP&C8IC%S

%?&TI'% +&*&RA$:

Determinar eBerimentalmente usando un )is(osmetro rotati)o la)is(osidad Blsti(a )is(osidad aBarente 6 Bunto (edente de un fuido deBerora(in BreBarado en el laEoratorio"

%?&TI'%S &SP&C8IC%S:

Cono(er a ondo el (on(eBto de )is(osidad Blsti(a )is(osidadaBarente 6 aBrender el modo de determinarlas"

Cono(er utiliar e interBretar datos oEtenidos (on el )is(osmetrorotati)o Bara determinar el (omBortamiento )is(oso de un fuido deBerora(in realiado en el laEoratorio"

ComBarar los resultados oEtenidos entre los euiBos digitales 6 losanlogos Bara (al(ular el Bor(entaFe de error oEtenidos en la Br(ti(a"

5"-R&S#/&* D& $A PRGCTICA:

El presente trabajo trata sobre las propiedades reolgicas que tendr nuestro lodo de

perforacin tomando en cuenta los objetivos planteados anteriormente.

Como primer punto conoceremos los materiales a ocupar para la realizacin de la

prctica, posteriormente se explicara los procedimientos a ejecutar para la realizacinde la misma. Una vez obtenida la muestra para el anlisis, calibraremos los


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respectivos instrumentos para permitir el anlisis del lodo de perforacin.

Encontrndose ya seteadas la especificaciones para el anlisis, compararemos los

resultados obtenidos entre la instrumentacin analgica y digital, permitindonos

apreciar el error experimental, objetivo principal de la prctica

H"- /ARC% T&;RIC%

H"1 'is(osmetro Rotatorio

TamEi,n llamado )is(osmetro de indi(a(in dire(ta o medidor '-+instrumento utiliado Bara medir la )is(osidad 6 la resisten(ia de gel de unlodo de Berora(in" &l )is(osmetro de indi(a(in dire(ta es un instrumento(omBuesto Bor un (ilindro giratorio 6 una Blomada" 9a6 dos )elo(idades derota(in 700 6 H00 rBm disBoniEles en todos los instrumentos Beroalgunos tienen H )elo(idades o )elo(idad )ariaEle" Se llama de indi(a(in

dire(ta Borue a una )elo(idad dada la le(tura del dial es una )is(osidaden (entiBoise )erdadera" Por eFemBlo a 700 rBm la le(tura del dial J511seg-1K es una )is(osidad )erdadera"

$os Barmetros reolgi(os del modelo Blsti(o de ?ingam se (al(ulan (ona(ilidad a Bartir de las le(turas del )is(osmetro de indi(a(in dire(ta: P'Jen unidades de (BK L H00 dial - 700 dial 6 @P Jen unidades de lEM100 Bie2K L700 dial - P'" $a resisten(ia de gel tamEi,n se lee dire(tamente (omole(turas de dial en las unidades de (amBo de lEM100 Bie2"


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8uente: S(lumEerger-'is(osmetro 8ann

H"2 Reologa

Reologa es un t,rmino ue denota el estudio de la deorma(in demateriales in(lu6endo el fuFo" &n terminologa de la industria Betrolera larase BroBiedades de fuFo 6 la )is(osidad son las eBresiones generalmenteusadas Bara des(riEir las (ualidades de un fudo de Berora(in enmo)imiento" Por deNni(in )is(osidad es la resisten(ia ue ore(e un fudoa deormarse Ja fuir K"

$os fuidos de Berora(in son tiotrBi(os 6 una medida de )is(osidad deun fudo de este tiBo ser )lida Oni(amente Bara la tasa de (orte a la (ualla medida ue e(a"Se an desarrollado e(ua(iones ue usan los )alores medidos de )is(osidadBlsti(a Bunto (edente 6 uera de gel Bara (al(ular las B,rdidas de Bresinen la tuEera deBerora(in 6 en el anular Bara estimar la )elo(idad dele)antamiento de los (ortes J modelo Blsti(o de ?ingam 6 modelo&Bonen(ial K"

$a )is(osidad de los fudos de Berora(in es una un(in de mu(osa(tores algunos de los (uales son:- 'is(osidad de la ase luida (ontinua"- 'olumen de slidos en el lodo"


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- 'olumen de fudo disBerso"- *umero de Bart(ulas Bor unidad de )olumen"- 8orma 6 tama.o de las Bart(ulas slidas"- Atra((in o reBulsin entre las Bart(ulas slidas"

H"2"1 'is(osidad Blsti(a

$a )is(osidad Blsti(a es generalmente des(rita (omo la resisten(ia a fuir(ausada Bor la ri((in me(ni(a" &sta ri((in se Brodu(e Bor:- $os slidos (ontenidos en el fudo de Berora(in"- $os slidos 6 el luido ue lo rodea"- &l esuero (ortante del BroBio luido"

&n general al aumentar el Bor(entaFe de slidos en el sistema aumentar la)is(osidad Blsti(a"&l (ontrol de la )is(osidad Blsti(a en fudos de Berora(in de EaFo 6 alto

Beso es indisBensaEle Bara meForar el (omBortamiento reolgi(o 6 soEretodo Bara lograr altas tasas de Benetra(in" &ste (ontrol se oEtiene Bordilu(in 6 Bor me(anismo de (ontrol de slidos"

H"2"2 'is(osidad aBarente

Se deNne (omo la medi(in en (entiBoises ue un fuido *etoniano deEetener en un )is(osmetro rota(ional a una )elo(idad de (orte Bre)iamenteestaEle(ida 6 ue denota los ee(tos simultneos de todas las BroBiedadesde fuFo"Su )alor Buede estimarse de la siguiente manera

'"A J(BsK L $e(tura H00 r"B"m" M 2

H"2"7 Resisten(ia a la gelatinia(in

&ntre las BroBiedades del fuido de Berora(in una de las ms imBortanteses la gelatinia(in ue reBresenta una medida de las BroBiedadesQtixotrpicasde un fuido 6 denota la uera de QfoculacinEaFo (ondi(ionesestti(as"

$a uera de gelatinia(in (omo su nomEre lo indi(a es una medida delesuero de ruBtura o resisten(ia de la (onsisten(ia del gel ormado desBu,s

de un Berodo de reBoso" $a tasa de gelatinia(in se reNere al tiemBoreuerido Bara ormarse el gel" Si se orma lentamentedesBu,s ue el lodo esta en reBoso se di(e ue la tasa de gelatinia(in esEaFa 6 es alta en (aso (ontrario" #n lodo ue Bresenta esta BroBiedad sedenomina tiotrBi(o"

&l (ono(imiento de esta BroBiedad es imBortante Bara saEer si seBresentarn diN(ultades en la (ir(ula(in"

$a resisten(ia a la gelatinia(in deEe ser suN(ientemente EaFa Bara:

- Permitir ue las arenas 6 los riBios sean deBositen en el tanue dede(anta(in"


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- Permitir un Euen un(ionamiento de la EomEa 6 una ade(uada )elo(idadde (ir(ula(in"- /inimiar el ee(to de su((in (uando se sa(a la tuEera 6 de Bistn(uando se introdu(e la misma en el Boo"- Permitir la seBara(in del gas in(orBorado al lodo"

Sin emEargo este )alor deEe ser suN(iente Bara Bermitir la susBensin de laEarita 6 los slidos in(orBorados en los siguientes (asos:- Cuando se ,sta a.adiendo Earita"- Al estar estti(o el fuido de Berora(in"

*Tixotrpicas:$os fuidos tiotrBi(os son auellos en los (uales su)is(osidad disminu6e al aumentar el tiemBo de aBli(a(in del Qesuerzocortante.

*Floculacin:

$a fo(ula(in es una de las BroBiedades si(as (on las ue(uentan los fuidos de Berora(in J$odosK 6 se deNne (omo el Bro(eso

mediante el (ual en una susBensin de ar(illa las Bart(ulas slidas seatraen entre si 6 orman agregados Bermanentes ue se denominanf(ulos"

$a fo(ula(in Buede e)itarse de )arias maneras:

Q Redu(iendo el material de las Bart(ulas en susBensin lo ue se (onsigueagregando un ele(trolito de (ationes Boli)alentes tales (omo el Cal(io/agnesio Aluminio"

Q Agregando un ele(trolito en e(eso una uerte (on(entra(in de Clorurode Sodio Brodu(e un gran e(eso de iones de Sodio en la solu(in

disminu6endo la diso(ia(in de ar(illa deEido al ee(to del Ion (omOn"&le)ando la temBeratura Brodu(iendo un in(remento irre)ersiEle en la)is(osidad lo ue es imBortante Bara el (ontrol de lodos a grandesBroundidades"

*Esfuerzo cortante: Se deNne al esuero (ortante denotado (on la letra

griega J Ktau (omo la uera ue se reuiere Bara ue una unidad de

rea de una sustan(ia se desli(e soEre otra"

H"2"7 Punto (edente

Se deNne (omo la resisten(ia a fuir (ausada Bor las ueras de rea((inele(troumi(as entre las Bart(ulas slidas" &stas son el resultado de las(argas negati)as 6 Bositi)as lo(aliadas (er(a de la suBerN(ie de lasBart(ulas"

&l Bunto (edente EaFo (ondi(iones de fuFo deBende de:- $as BroBiedades de la suBerN(ie de los slidos del lodo"- $a (on(entra(in de los slidos en el )olumen de lodo"- $a (on(entra(in 6 tiBos de iones en la ase luida"


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+eneralmente el Bunto (edente alto es (ausado Bor los (ontaminantessoluEles (omo el (al(io (arEonatos et(" 6 Bor los slidos ar(illosos deorma(in" Altos )alores del Bunto (edente (ausan la fo(ula(in del lodoue deEe (ontrolarse (on disBersantes"

Para determinar este )alor se utilia la siguiente rmula:P( L $e(tura a 700 r"B"m" = 'B JlEs M100 Bies2K"

6.3 i!o de Fluido

$os fuidos se (lasiN(an de a(uerdo a sus (ara(tersti(as de tensin 6 larela(in de esta (on el luido es de(ir en *etonianos 6 no *etonianos:

Fluido ne"toniano:#n fuido netoniano es un fuido (u6a )is(osidadBuede (onsiderarse (onstante en el tiemBo" $a (ur)a ue muestra larela(in entre el esuero o (ialla (ontra su tasa de deorma(in es lineal 6Basa Bor el origen" &l meFor eFemBlo de este tiBo de fuidos es el agua en

(ontraBosi(in al Begamento la miel o los geles ue son eFemBlos de fuidono netoniano" #n Euen nOmero de fuidos (omunes se (omBortan (omofuidos netonianos EaFo (ondi(iones normales de Bresin 6 temBeratura: elaire el agua la gasolina el )ino 6 algunos a(eites minerales"

Fluido no ne"toniano:es au,l (u6a )is(osidad )ara (on la temBeratura6 Bresin Bero no (on la )aria(in de la )elo(idad" &stos fuidos se Bueden(ara(teriar meFor mediante otras BroBiedades ue tienen ue )er (on larela(in entre el esuero 6 los tensores de esueros EaFo dierentes(ondi(iones de fuFo tales (omo (ondi(iones de esuero (ortanteos(ilatorio"

&s imBortante (lasiN(ar los fuidos no netonianos en indeBendientes deltiemBo o deBendientes del tiemBo" Algunos eFemBlos de fuidosindeBendientes del tiemBo son: el Blasma sanguneo Bolietileno undidolte almiEares adesi)os malaas 6 tintas" $os fuidos ue deBenden deltiemBo son di(iles de analiar Borue su )is(osidad aBarente )ara (on eltiemBo" &FemBlos de ellos son Betrleos (rudos a temBeraturas EaFas tintaBara imBresoras n6lon (iertas gelatinas me(las de arina 6 )ariassolu(ione de Bolmeros"

6.# $odelos %eolgicos

Son una rela(in matemti(a ue nos Bermite (ara(teriar la naturaleareolgi(a de un fuido estudiando la deorma(in dada a una tasa de (orteesBe(iN(a"

$odelo Pl&stico de 'ing()an$a e(ua(in ue lo deNne es :

Esfuerzo de corte=Punto de cedencia+ (Viscosidad plasticaVelocidad de corte )

Ley de Potencia

&n este modelo la )is(osidad aEsoluta disminu6e a medida ue la tasa de(orte aumenta"


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$os fuidos (omienan a fuir a una tasa de (orte (ero"

Punto de cedencia=Indice de consistenciaVelocidadde corte

$odelo de Casson

Da una des(riB(in de las (ara(tersti(as reolgi(as de los fuidos deBerora(in"

1

2= y1

2+(p )1

2

Donde: =Esfuerzo cortante

y=Punto de cedencia

p=Viscosidad plastica

=Velocidad de corte

$odelo de *ersc(el 'ulc+leyResultado de la (omEina(in teri(os 6 Br(ti(os de los modelos Plsti(o de?ingman 6 $e6 de Poten(ia

=y+(Kn )

4LIndi(e de Consisten(ia


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+raN(a de S(lumEerger-/odelos Reolgi(os


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ambiente que registra este. 4olcamos el lodo en los matraces de $% y 5%% ml

de cada respectivo viscos0metro, y los ubicamos adecuadamente.

#. Encendemos los mecanismos de ambas mquinas y, en el analgico

esperamos a que la medida de la rueda del mismo se estabilice con el fin de

obtener una rentabilidad alta en los resultados, sin embargo en el digital, elregistro se correa entre !% y ! minutos, sin tener la preocupacin de registrar

la medida correctamente, pues los resultados, como es obvio, se apreciaran en

la pantalla. 6ota7 en la segunda lectura es importante registrar la temperatura

final que registra el viscos0metro.

5. "ara el segundo ensayo, cambiamos la velocidad de corte a #%% rpm, tanto en

el en el viscos0metro analgico como en el digital.

$. 8a tercera parte de la prctica corresponde a ejecutar el registro de las

propiedades reolgicas a diferentes temperaturas. "ara los cual setearemos elviscos0metro digital a #%, 5%, y $%9C. :in olvidarnos que una vez recogidos los

datos es imperativo anotar tambin la temperatura final que alcanzo el fluido

1. ;inalmente procedemos a tabular los datos y a determinar el error experimental

generado durante la prctica y el 0ndice de reliabilidad del viscos0metro

analgico frene al digital.

"- DAT%S %?T&*ID%SLectura a 6,, r!) Lectura a 3,, r!)

0 5>TaEla de datos (al(ulados

e)!eratura

-iscosidadPlastica

PuntoCedente

-iscosidada los , seg

-iscosidada los , )in

20"< 1>" 7"- CA$C#$%S'is(osmetro de 8ann:

$e(tura a H00 RP/:0

$e(tura a 700 RP/:5>

&(ua(iones:


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Viscosidad plastica(VP)=(Lectura 600RPM)(Lectura300RPM)

Punto cedente(YP)=(Lectura300RPM) VP

Viscosidad aparente(VA )=Lectura300RPM

Cal(ulamos la 'is(osidad Plsti(a:

VP=(80)(59)

VP=21

Cal(ulamos el Bunto (edente:

YP=(Lectura300RPM) VP

YP=(59)21

YP=38

Cal(ulamos )is(osidad aBarente:

VA=Lectura300RPM

VA=59

Resultados:

'is(osidad Plsti(a: 21

Punto Cedente: 7

'is(osidad ABarente: 5>


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-/0C102$E%1 %11%/1:

$e(turas a 20"!C

'PL 1>" (P

@PL 7


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TemBeratura Nnal: !2"5

$e(turas a 20"!C

'PL 17"! (P

@PL 70"Hl

ft2

'is(osidad a los 10 segundos: 170"2

'is(osidad a los 10 minutos: 1!

TemBeratura Nnal: 51">

10"- A*G$ISIS D& R&S#$TAD%SPodemos oEser)ar ue la )is(osidad Blsti(a medida en el )is(osmetrorotati)o tiene un error (onsideraEle en (omBara(in (on la )is(osidadteri(a medida en un )is(osmetro rotati)o de ma6or te(nologa esto sedeEe a ue los datos allados Budieron no ser )istos o ea(titud lo ue

o(asionara esta )aria(in otra (ausa Buede ser la utilia(in de la ormulala (ual nos Buede o(asionar (ierto margen de error" Por otro lado el Bunto(edente (al(ulado )ara (asi de manera (asi insigniN(ante (on resBe(to alBunto (edente teri(o" TamEi,n Bodemos (omBroEar ue la )is(osidadBlsti(a del lodo de Berora(in )a a disminuir a medida ue la temBeraturaaumenta"

11"- C%*C$#SI%*&S1"-Determinamos ue los )is(osmetros de rota(in emBlean la idea de uela uera reuerida Bara rotar un oEFeto inmerso en un fuido Buede indi(ar

la )is(osidad del fuido"2"-ComBrendimos (ada uno de los (on(eBtos utiliados en esta Br(ti(a(omo dieren(iar la )is(osidad Blsti(a de la aBarente 6 lo ue determina elBunto (edente"

7"-Realiamos una (omBara(in entre los 2 )is(osmetros o(uBados en laBr(ti(a 6a ue uno se lo realiaEa de manera anloga mientras ue el otroera ele(trni(o 6 6a no BroBor(ionaEa los datos al Nnal (on estodeterminamos el error ue eiste entre estos 2 disBositi)os"

!"-Re(oBilamos datos del (omBortamiento de la )is(osidad de nuestro lodoBreBarado a dierentes (ondi(iones de temBeratura 6 estos ueron los de


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)is(osidad Blsti(a Bunto (edente el Bunto de gel a los 10 segundos 6 10minutos"

12"- R&C%/&*DACI%*&S &s re(omendaEle deFar ue la medida del )is(osmetro rotati)o se

estaEili(e antes de tomar la medida Bara esto ser ne(esario esBeraraBroimadamente unos 15 minutos tiemBo en el (ual la medida en el)is(osmetro deFara de )ariar"

&n el )is(osmetro de ma6or te(nologa su uso es mu(o massen(illo en este solo deEemos de tener (uidado de en(erar el euiBoantes de (omenar (on la BrueEa"

17"- ?I?$I%+RA8IA

$astenio 8idel /oreira Cuadros"J2007K CaB"1" +&*&RA$IDAD&SS%?R& 8$#ID%S D& P&R8%RACI;* "&nAnlisis del 8luido dePerora(in 'isBle Bara Poos 9oriontales utiliados en unCamBo del %riente &(uatorianoU " V8e(a de Consulta: 05M0

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